關(guān)于攝影測量精度影響因素探討

1、<p>　　關(guān)于攝影測量精度影響因素探討</p><p>　　摘要：本文從微型遙控?zé)o人機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、大氣條件、飛行控制、技術(shù)方案及后續(xù)處理軟件等方面闡述了影響微型遙控?zé)o人機(jī)低空攝影測量精度的主要因素，并向空間信息用戶展現(xiàn)其廣闊的應(yīng)用前景。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：攝影；測量精度；影響因素；探討 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文

2、章編號(hào)： </p><p>　　攝影物鏡和CCD像素單元都存在畸變差、大氣條件、飛行控制技術(shù)的高低都會(huì)對成像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響；技術(shù)方案的選取、工作程序的確定直接影響立體觀測效果和立體量測的平面和高程精度；軟件功能的完善程度、自動(dòng)化程度的高低對生產(chǎn)效率及應(yīng)用范領(lǐng)域有較大的限制作用。然而，隨著新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，小畸變差、高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)投放市場和檢測手段的提高，精確測定物鏡及CCD每個(gè)像元的畸變量，獲取畸變差系

3、數(shù)，建立畸變差改正模型，對影像進(jìn)行糾正，影像質(zhì)量將有大幅提高；同時(shí)選擇晴天無云，光照條件良好時(shí)攝影，對提高影像質(zhì)量有較大幫助，然而，最關(guān)鍵的是要針對抗風(fēng)能力弱、飛行穩(wěn)定性差的微型遙控?zé)o人機(jī)，開發(fā)出有良好避震性能的高性能云臺(tái)、高質(zhì)量低空飛行器姿態(tài)控制軟件以及設(shè)計(jì)出對所獲取影像的準(zhǔn)實(shí)時(shí)、高精度糾正與拼接的數(shù)據(jù)后處理軟件，解決了這些關(guān)鍵技術(shù)，才能保證獲取穩(wěn)定的、清晰的高質(zhì)量影像，充分發(fā)揮其機(jī)動(dòng)快速的響應(yīng)能力和高精度技術(shù)保障能力，以低廉的運(yùn)營成

4、本服務(wù)于土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)管、大比例尺地形圖測繪、工程建設(shè)、電力交通選線、地質(zhì)礦產(chǎn)勘測定位等領(lǐng)域，有效地解決我國當(dāng)前空間數(shù)據(jù)源不足、實(shí)效性不高的瓶頸問題，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要的促</p><p>　　1 微型遙控?zé)o人機(jī)的特點(diǎn) </p><p>　　無人駕駛飛行器按照系統(tǒng)組成和飛行特點(diǎn)，分為固定翼型無人機(jī)、無人駕駛直升機(jī)和無人駕駛飛艇等種類。近幾年來，微型遙控?zé)o人機(jī)變成了無人駕駛飛行器家族新的

5、成員，它成為航天遙感、航空遙感和地面遙感平臺(tái)的重要補(bǔ)充，它起著傳統(tǒng)攝影平臺(tái)不可替代的作用，在攝影測量中顯現(xiàn)了它的優(yōu)越性，它的特點(diǎn)有： </p><p>　　1.1 安全性高。遙控航空攝影的的作業(yè)現(xiàn)場許多是載人飛行器無法到達(dá)的空域或危險(xiǎn)地區(qū)。如高原、沙漠、沼澤、火山口等。即使無人機(jī)出現(xiàn)故障，也不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡。 </p><p>　　1.2 成本低廉。用戶無須一次性大量投資，無需租用場地，不

6、需轉(zhuǎn)場，現(xiàn)場起降，運(yùn)營成本、維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人機(jī)系統(tǒng)。 </p><p>　　1.3 不需任何審批手續(xù)。它體積小，機(jī)動(dòng)靈活，可在云層下做超低空、超視距飛行，降低了對天氣條件的要求。 </p><p>　　1.4 效率高。攝影資料現(xiàn)場回放，不符合要求的可即時(shí)重拍，飛行時(shí)間基本是有效拍攝時(shí)長；工作現(xiàn)場集中，便于統(tǒng)籌安排。 </p><p>　　2 影響微型無人機(jī)低空攝

7、影測量精度的主要因素 </p><p>　　雖然微型遙控?zé)o人機(jī)因其機(jī)動(dòng)、靈活、低成本、不受空管限制等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大比例尺地圖更新、新農(nóng)村建設(shè)、土地整理、城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)等方面，但限于自身制造工藝和軟件設(shè)計(jì)水平，在測繪1：500和1：1000大比例尺地形圖方面，難以滿足精度要求，結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)，從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、飛行控制、自然條件及后續(xù)處理軟件等方面闡述影響微型遙控?zé)o人機(jī)低空攝影測量精度的主要因素。 </p>

8、;<p>　　2.1 微型無人機(jī)本身結(jié)構(gòu)對影像質(zhì)量的影響 </p><p>　　由于微型遙控?zé)o人機(jī)攝影時(shí)使用的是小型數(shù)碼相機(jī)，它與傳統(tǒng)的專業(yè)量測相機(jī)相比，其性能和結(jié)構(gòu)有較大的差異。 </p><p>　　2.1.1 相機(jī)物鏡存在較大色差和畸變差 </p><p>　　相機(jī)物鏡是一種光學(xué)玻璃，它對不同波長的光線折射率是不同的，因而在焦平面上形成各自的焦點(diǎn)

9、，產(chǎn)生橫向色差和縱向色差，色差使得像片上的影像模糊不清晰；相機(jī)物鏡是采用非球面研磨技術(shù)的透鏡組，但在加工、安裝和調(diào)試時(shí)難免還有一定的殘差，畸變差使得被攝景物與影像不能保持精確的相似性，造成了影像的幾何變形。 </p><p>　　現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)大多數(shù)采用窄畫幅或中畫幅CCD影像傳感器來記錄影像數(shù)據(jù)，由于感光單元的非正方形因子、CCD面陣的非正交性排列和像素單元畸變差的存在，從影像中心到邊緣誤差逐漸增大，最大可達(dá)到

10、50個(gè)像素，平面誤差約3-4米，無法獲取滿足精度要求的數(shù)據(jù)源，只有對影像進(jìn)行糾正，才能獲取可供量測的穩(wěn)定清晰的影像。 </p><p>　　2.1.2 CCD芯片大小和分辨率 </p><p>　　分辨率是指數(shù)碼相機(jī)CCD芯片對被攝物體的解析能力。像素?cái)?shù)量是衡量數(shù)碼相機(jī)分辨率的關(guān)鍵因素，在等量面積上，像素越多，單元像素越小，影像的清晰度才越高，細(xì)節(jié)表現(xiàn)才越好，色彩還原才越逼真。否則，影像質(zhì)

11、量越低劣。 </p><p>　　2.1.3 數(shù)碼噪音 </p><p>　　每一卷傳統(tǒng)膠片對應(yīng)一個(gè)感光度值，而同一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)有多種不同的“相當(dāng)感光度”值，當(dāng)采用高感光度拍攝時(shí)，傳感器信號(hào)被放大，干擾電流也隨之放大，引起更多的噪音。產(chǎn)生數(shù)碼相機(jī)噪音的原因有本身元器件的性能、線路設(shè)計(jì)采用的降噪技術(shù)、拍攝時(shí)使用了較高感光度、曝光不足、長時(shí)間曝光等因素，數(shù)碼噪音引起圖像上的雜點(diǎn)增多，使得圖像質(zhì)量

12、降低。 </p><p>　　2.2 大氣條件對影像質(zhì)量的影響 </p><p>　　對攝影成像來說，景物亮度的大小只影響像片上的曝光量，重要的是像片上相鄰地物影像之間的密度差，如果地物影像之間沒有密度差異，也就是沒有影像反差，也就無法從影像上辨別地物，而決定影像反差的因素除了景物本身特征外，主要取決于陽光部分和陰影部分照度之間的差異，如果選擇天氣條件不好時(shí)攝影，必然使影像質(zhì)量變差。 &l

13、t;/p><p>　　2.3 飛行控制技術(shù)對影像質(zhì)量的影響 </p><p>　　微型無人機(jī)體積較小，一般都在三十公斤之內(nèi)，在攝影時(shí)受氣流、風(fēng)力、風(fēng)向影響較大，無法保持直線平穩(wěn)飛行，航線傾角、旁向傾角和旋轉(zhuǎn)角都很大，飛行姿態(tài)難以控制，飛機(jī)在航線前后左右等方向上擺動(dòng)造成了影像模糊，影像了清晰度。另外，由于遙控?zé)o人機(jī)采用低空飛行，航高較低，相對地面物體移動(dòng)速度較快，在曝光過程中，成像面上的地物構(gòu)像

14、隨之產(chǎn)生位移，形成像移，像移的出現(xiàn)同樣使影像模糊，影響了成像質(zhì)量。 </p><p>　　2.4 技術(shù)方案對量測精度的影響 </p><p>　　2.4.1 相片重疊度、基高比對量測精度的影響 </p><p>　　小型數(shù)碼相機(jī)一般均為矩形陣面的CCD，并非傳統(tǒng)的正方形。像片重疊度越大基線越短，基高比越小，正常情況下，其基高比為0.15左右，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)攝影的0.50

15、，在立體模型下，同名地物交會(huì)角較小，降低了立體觀測效果，直接影響高程量測精度。如果在保證具有三度重疊的前提下，盡量減少相片重疊度或使CCD陣面的長邊與攝影航線相一致，可以大大增加基高比，提高高程量測精度。 </p><p>　　2.4.2 像控點(diǎn)目標(biāo)選取對測量精度的影響 </p><p>　　外業(yè)像控點(diǎn)測量時(shí)，對目標(biāo)點(diǎn)的選取主要取決于影像紋理的豐富程度，影像紋理粗糙、弧形地物、線狀地物交角

16、不好，直接影響了外業(yè)點(diǎn)位選取精度，同時(shí)內(nèi)業(yè)對像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺同樣有較大的誤差，較低了成圖精度。如果采取先布設(shè)地面目標(biāo)點(diǎn)后攝影，則能較大提高外業(yè)選點(diǎn)精度和內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)刺點(diǎn)精度，有助于提高成圖質(zhì)量。 </p><p>　　2.5 影像后處理軟件對測量精度的影響 </p><p>　　目前，微型遙控?zé)o人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)源，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多、飛行質(zhì)量不好、影像質(zhì)量差等情況，所以應(yīng)針對其

17、數(shù)據(jù)影像的特點(diǎn)，需開發(fā)出影像自動(dòng)識(shí)別、快速拼接軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理與融合，但是，目前各生產(chǎn)廠家的軟件功能不甚完善、自動(dòng)化程度還不是很高，直接影響了工作效率，對提高成圖質(zhì)量不利。 </p><p><b>　　3 結(jié)束語 </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對空間信息的需求日趨增多，資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和防災(zāi)減災(zāi)等任務(wù)的周期越來越短，常規(guī)航天和航空遙

18、感手段己難以滿足當(dāng)前快速變化的需要，特別是許多分辨率要求高、時(shí)間要求快的應(yīng)急動(dòng)態(tài)監(jiān)測，缺乏有效可行的低空高精度三維地理信息的獲取手段。微型遙控?zé)o人機(jī)攝影測量平臺(tái)為這些特殊需求提供了新的技術(shù)途徑。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　?。?］周云.航空攝影技術(shù)在鐵路工程測量中的應(yīng)用［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2008，（1）. </p&